- •Г.В.Штайн расчет теплового двигателя
- •Isbn © Государственное образовательное
- •Введение
- •1.Тепловой расчет двигателя
- •1.1. Процессы впуска и выпуска
- •Процесс сжатия
- •Процесс сгорания
- •Процесс расширения
- •Индикаторные показатели цикла
- •Эффективные показатели двигателя
- •Определение основных размеров двигателя
- •2. Построение расчетной индикаторной диаграммы
- •После планиметрирования площади индикаторной диаграммы расчетного цикла соответствующего двигателя определяют среднее индикаторное давление газов:
- •3. Построение эксплуатационных характеристик двигателя
- •3.1. Построение внешней скоростной характеристики двигателя
- •Коэффициенты для построения скоростной характеристики
- •Показатели двигателя для построения скоростной характеристики
- •3.2.Построение регуляторной характеристики дизеля
- •3.3. Построение нагрузочной характеристики двигателя
- •4. Кинематический расчет двигателя
- •5. Динамический расчет двигателя
- •Расчет сил, действующих в кшм двигателя
- •Компоновка двигателя
- •Компоновка кривошипно-шатунного механизма (кшм) двигателя
- •Компоновка механизма газораспределения
- •Компоновка корпуса двигателя
- •7. Примеры теплового расчета двигателя
- •Расчет процессов впуска и выпуска
- •Процесс сжатия
- •Процесс сгорания
- •Процесс расширения
- •Индикаторные показатели цикла
- •Эффективные показатели двигателя
- •Определение основных размеров двигателя
- •Расчет процессов впуска и выпуска
- •Процесс сжатия
- •Процесс сгорания
- •Процесс расширения
- •Индикаторные показатели цикла
- •Эффективные показатели двигателя
- •Определение основных размеров двигателя
- •8. Пример кинематического и динамического расчетов двигателя
- •Расчет сил, действующих в кшм двигателя
- •9. Расчет смазочной системы
- •Расчет подшипника скольжения
- •Расчет масляного насоса
- •Расчет масляного радиатора
- •10. Расчет системы охлаждения
- •Расчет радиатора
- •Для двигателей с искровым зажиганием – (140…180 Вт/м2·град);
- •Расчет жидкостного насоса
- •Расчет вентилятора
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Литература
- •Содержание
- •Штайн Геннадий Вольфович расчет теплового двигателя
- •625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
- •625039, Тюмень, ул. Киевская,52
Процесс расширения
Определяют параметры процесса расширения: n2; рb; Тb.
а). Показатель политропы расширения n2 определяется из соотношения:
n2 = 1,22 + 130 / nн. (20)
б). Давление и температура конца расширения:
для бензиновых двигателей - ; (21)
; (22)
для дизелей - ; (23)
(24)
где - степень последующего расширения,
- степень предварительного расширения.
Полученные расчетные значения термодинамических параметров процессов цикла необходимо сопоставить с данными табл. 2.
Таблица 2
Предельные значения параметров процессов цикла
Тип двигателя |
pc , МПа |
pz,, МПа |
Тс, К |
Тz,К |
Тb, К |
Дизели с неразделенной камерой сгорания |
3…6 |
8…12 |
700…900 |
1800..2300 |
1000…1400 |
Дизели с пленочным смесеобразованием |
2,8…5 |
6,5…8,5 |
700…850 |
1750…2100 |
900…1100 |
Дизели с разделенной камерой сгорания |
3…5,5 |
6…7 |
600…900 |
1700..2000 |
950…1100 |
Бензиновые и газовые двигатели |
0,9…2,2 |
3…5,5 |
600…800 |
2400…2900 |
1400…1700 |
Двигатели с наддувом |
6…8 |
10…15 |
1000 |
1900…2800 |
1100…1200 |
Индикаторные показатели цикла
а). Определяют среднее индикаторное давление (теоретическое) газов:
для дизеля - (25)
для бензинового и газового двигателей -
. (26)
б). Определяют среднее индикаторное давление (действительное) газов: pi = п р11,
где п – коэффициент полноты индикаторной диаграммы, учитывающий ее скругление в ВМТ и НМТ, как результат наличия фаз газораспределения, угла опережения впрыскивания топлива или зажигания, а также скорости сгорания топлива. Значения п принимаются для дизелей 0,9…0,96, для бензиновых и газовых двигателей 0,94…0,97.
в). Определяют индикаторный КПД цикла:
, (27)
для двигателей с наддувом: То = Тк, ро = рк.
г). Определяют индикаторный удельный расход топлива:
. (28)
Эффективные показатели двигателя
а). Определяют среднее давление механических потерь:
, (29)
где - средняя скорость поршня, принимается по двигателю-прототипу (у существующих двигателей сп= 8…15 ),
и - эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 3.
Таблица 3
Значения коэффициентов и
Тип двигателя |
|
|
Дизели с неразделенной камерой сгорания |
0,105 |
0,012 |
Дизели с разделенной камерой сгорания |
0,105 |
0,0138 |
Бензиновые и газовые двигатели, |
0,05 |
0,0155 |
Бензиновые и газовые двигатели, |
0,04 |
0,0135 |
б). Определяют среднее эффективное давление газов:
. (30)
в). Определяют механический КПД двигателя:
. (31)
г). Определяют эффективный КПД двигателя:
. (32)
д). Определяют удельный эффективный расход топлива:
. (33)
Полученные расчетные значения индикаторных и эффективных показателей необходимо сопоставить с данными табл.4.
Таблица 4
Предельные значения индикаторных и эффективных показателей современных поршневых двигателей
Тип двигателя |
pi, МПа |
i |
bi, г/кВт.ч |
pe, МПа |
e |
be, г/кВт.ч |
Бенз. и газов. двигатели |
0,9…1,2 |
0,3…0,4 |
270…205 |
0,75…0,85 |
0,25…0,35 |
320…230 |
Дизели без наддува |
0,75…1,05 |
0,42…0,5 |
200…170 |
0,65…0,8 |
0,36…0,42 |
220…200 |
Дизели с наддувом |
0,8…2 |
0,42…0,5 |
200…170 |
0,7…1,8 |
0,38…0,45 |
210…175 |